|
Пора искать черную дыру средней массы
|
|
|
|
Черные дыры средней массы (IMBH), если они существуют, имеют массу от 100 до 1000 масс Солнца, что помещает их между звездными черными дырами и сверхмассивными черными дырами. Но в то время как существует множество свидетельств как в пользу черных дыр звездной массы, так и в пользу сверхмассивных черных дыр, доказательства в пользу IMBHs не столь убедительны. Есть много кандидатов, но нет единого мнения ни по одному из них. Тем не менее, наши теории черных дыр показывают, что должно быть что-то среднее между звездными черными дырами и сверхмассивными черными дырами, и IMBHs могут быть недостающим звеном.
|
|
|
|
Наиболее известный кандидат на IMBH находится в шаровом скоплении Омега Центавра. OC находится на расстоянии около 17 000 световых лет от нас и известна с древних времен, когда астрономы считали ее одиночной звездой. Теперь мы знаем, что в нем находится примерно 10 миллионов звезд, и наши мощные телескопы позволили рассмотреть тысячи отдельных звезд в плотно упакованном скоплении. Астрономы полагают, что OC может быть тем, что осталось от карликовой галактики, которая была разрушена Млечным Путем. То, что мы сейчас видим, может быть остатком ядра этой галактики.
|
|
|
|
Но черные дыры невозможно увидеть. Об их присутствии можно судить по влиянию их огромной гравитации на окружающую среду. Мы знаем, что в Млечном Пути находится сверхмассивная черная дыра, из-за поведения близлежащих звезд. То же самое может быть верно и для Омеги Центавра.
|
|
|
|
В статье, опубликованной в 2024 году, были обнаружены семь звезд в центре Омеги Центавра, которые движутся очень быстро. Их скорость превышает вторую космическую скорость, поэтому что-то удерживает их там. Наиболее очевидным выводом является то, что за ними наблюдает IMBH.
|
|
|
|
|
|
|
Известно, что черные дыры накапливают вещество, и новое исследование использовало JWST для исследования Омеги Центавра в поисках доказательств аккреции. Эти данные подтверждают идею о том, что в Омеге Центавра находится IMBH. Исследование называется "Черная дыра средней массы в созвездии Омега Центавра: ограничения на аккрецию от JWST" и было опубликовано в журнале Astrophysical Journal. Он доступен на сервере препринтов arXiv, а ведущим автором является Стивен Чен с физического факультета Университета Джорджа Вашингтона в Вашингтоне, округ Колумбия.
|
|
|
|
"Поиск IMBH в GC может включать прямое обнаружение излучения IMBH или косвенное наблюдение за влиянием IMBH на динамику GC", - пишут авторы. Черные дыры испускают излучение по мере накопления вещества, и эти излучения должны быть обнаружены. Предыдущие исследования изучали Омегу Центавра в радио- и рентгеновских лучах на предмет наличия признаков излучения и смогли ограничить оценки массы предполагаемого IMBH.
|
|
|
|
JWST наблюдал за Омегой Центавра в 2024 году с помощью своих приборов MIRI и NIRCam, и это исследование основано на данных этих наблюдений.
|
|
|
|
Предыдущие исследования устанавливали ограничения на массу IMBH в Омеге. Движение быстрых звезд в скоплении указывало на вероятный диапазон масс от 39 000 до 47 000 масс Солнца, с крайним нижним пределом в 8200 масс Солнца.
|
|
|
|
Эти новые наблюдения JWST не могут однозначно сказать, есть ли в Омеге IMBH. Они могут лишь наложить дополнительные ограничения на ее массу, основываясь на электромагнитном излучении и том, что известно ученым об эффективности аккреции. JWST исключил нижний предел в 8200 масс Солнца из предыдущих исследований и предположил, что масса составляет около 20 000 масс Солнца.
|
|
|
|
Наблюдать за центром Омеги Центавра и пытаться определить наличие IMBH на основе инфракрасных данных очень сложно. Область изобилует звездами, и то, что кажется одним точечным источником, может быть двумя или более звездами, расположенными близко друг к другу. На кубический световой год приходится, возможно, десятки тысяч звезд, а OC находится на расстоянии 17 000 световых лет от нас.
|
|
|
|
"В заключение, несмотря на беспрецедентную глубину и разрешение, которые предлагает JWST, поиск сигналов IMBH в условиях большого скопления людей остается сложной задачей", - пишут авторы. "Пределы потока в Омеге Центавра сильно зависят от близости к звездам, в то время как пределы массы IMBH также зависят от модели аккреции и предположений о скорости аккреции массы".
|
|
|
|
Но установление все более жестких ограничений на объекты является важнейшей частью научного прогресса. Ограничивая массу потенциальной ИМБГ в Омеге Центавра, авторы делают следующие шаги к возможному подтверждению существования этих неуловимых черных дыр, которые являются недостающим звеном.
|
|
|
|
Мощные возможности инфракрасного наблюдения JWST по-прежнему будут использоваться в поисках IMBH в Omega. "Тем не менее, будущие наблюдения JWST могут еще больше улучшить точность измерений движения звезд, полученных за 20 лет наблюдений HST", - пишут авторы, указывая, что глубина снимков должна выявить новые быстрые звезды поблизости, которые слишком слабы для наблюдения другими телескопами.
|
|
|
|
Но эти результаты показывают, что если IMBH и существует, то он испускает не так много излучения и, следовательно, не накапливает вещество очень быстро. "Если эти будущие измерения собственного движения еще раз подтвердят существование IMBH в Omega Cen, ограничения на его излучение могут быть использованы для уточнения моделей излучения BH в режимах низкой скорости аккреции", - заключают авторы.
|
|
|
|
Похоже, нам придется подождать некоторое время, прежде чем наступит убедительный момент "Эврика!". Но, как показывают исследования, подобные этому, это может привести к процессу исключения, пока единственным правдоподобным объяснением не станет IMBH.
|
|
|
|
Источник
|
